JP2014070558A - 過給機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】タービンの回転軸に供給される潤滑油の漏れに起因した白煙の発生を抑制しつつ、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる過給機の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路には過給機のタービンが設けられ、クランクケース内の潤滑油がタービンの回転軸に供給された後にクランクケース内に回収される。内燃機関には、クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、タービンの回転速度を検出する回転速度センサとが設けられる。制御部は、回転速度センサによって検出されるタービンの回転速度Ntが、所定回転速度Na以上となるように制御する。制御部は、圧力センサによって検出されるクランクケース内の圧力Pcが高いほど、所定回転速度Naを高く設定する。
【選択図】図3
【解決手段】内燃機関の排気通路には過給機のタービンが設けられ、クランクケース内の潤滑油がタービンの回転軸に供給された後にクランクケース内に回収される。内燃機関には、クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、タービンの回転速度を検出する回転速度センサとが設けられる。制御部は、回転速度センサによって検出されるタービンの回転速度Ntが、所定回転速度Na以上となるように制御する。制御部は、圧力センサによって検出されるクランクケース内の圧力Pcが高いほど、所定回転速度Naを高く設定する。
【選択図】図3
Description
本発明は、過給機の制御装置に関するものである。
例えば特許文献1に記載されるように、内燃機関の過給機では、排気通路を流れる排気のエネルギを利用して吸気を過給するようにしている。
こうした過給機においては、排気通路に設けられるタービンの回転軸と軸受との間に、内燃機関の潤滑油が供給される。この潤滑油は、クランクケース内に貯留されており、オイルポンプの駆動を通じて、タービンの回転軸周辺に供給された後に、油回収路を通じてクランクケース内に回収される。
ところで、この潤滑油が排気通路に漏れて燃焼すると白煙が発生する。ここで、こうした潤滑油の漏れは、タービンの回転速度が低いときほど生じやすい。すなわち、タービンが高回転で回転しているときには、その回転軸周りに発生する負圧が大きくなり、この負圧によって多くの潤滑油が回転軸周りに吸い込まれる。一方、タービンが低回転で回転している時には、こうした負圧が発生しにくく、回転軸周りから排気通路に漏れる潤滑油の量が多くなるため、白煙も発生しやすくなる。
そこで、こうした白煙の発生を抑制すべく、タービンの回転速度を、白煙発生を抑制することが可能な一定回転速度以上に制御することが考えられる。しかしながら、タービンの潤滑油の漏れやすさは、タービンの回転速度のみならず、潤滑油の油回収路が接続されるクランクケース内の圧力によっても影響を受けるため、クランクケース内の圧力によっては、タービンの回転速度が低いときでも、白煙が発生しない場合もある。したがって、白煙の発生を抑制すべく、単にタービンの回転速度を一定回転速度以上とする制御を採用した場合には、タービンの回転速度が低くても白煙が発生しない状況にあっても、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が行われるといった事態が生じうる。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、タービンの回転軸に供給される潤滑油の漏れに起因した白煙の発生を抑制しつつ、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる過給機の制御装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する過給機の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられるタービンを備え、クランクケース内の潤滑油が前記タービンの回転軸に供給された後に前記クランクケース内に回収される過給機に適用され、前記クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、前記タービンの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、前記回転速度センサによって検出される前記タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するとともに、前記圧力センサによって検出される前記クランクケース内の圧力が高いほど、前記所定回転速度を高く設定する。
上記課題を解決する過給機の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられるタービンを備え、クランクケース内の潤滑油が前記タービンの回転軸に供給された後に前記クランクケース内に回収される過給機に適用され、前記クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、前記タービンの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、前記回転速度センサによって検出される前記タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するとともに、前記圧力センサによって検出される前記クランクケース内の圧力が高いほど、前記所定回転速度を高く設定する。
クランクケース内の圧力が高いほど、タービンの回転軸周辺の圧力とクランクケース内の圧力との差圧が小さくなり、潤滑油がクランクケース内に回収されにくくなる。したがって、このような状況において、タービンの回転速度が低い場合には、その回転軸周辺に供給される潤滑油が排気通路内に漏れやすくなる。この点、上記構成では、クランクケース内の圧力が高いことによって潤滑油が排気通路に漏れやすい状況となるほど、タービンの回転速度が高くなるように制御されるため、クランクケース内の圧力が高い場合であっても、タービンの回転軸周辺の潤滑油が排気通路に漏れることを抑制することができる。したがって、潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を抑制することができる。
また、クランクケース内の圧力が低い場合には、タービンの回転軸に供給される潤滑油がクランクケース内に回収されやすいため、タービン回転速度がさほど高くない場合でも、タービンの回転軸周辺に供給される潤滑油が排気通路内に漏れにくい状況となる。上記構成によれば、このような状況では、上記所定回転速度が比較的低い値に設定される。そのため、クランクケースの圧力が低く潤滑油が排気通路に漏れにくい状況では、タービンの回転速度は、低い値に設定される所定回転速度以上となるように制御される。したがって、白煙が発生しにくい状況下において、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる。
また、上記課題を解決する他の過給機の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられるタービンを備え、クランクケース内の潤滑油が前記タービンの回転軸に供給された後に前記クランクケース内に回収される過給機に適用され、前記クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、前記タービンの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、前記圧力センサによって検出される前記クランクケース内の圧力が所定圧力以上であるときに、前記回転速度センサによって検出される前記タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御する。
上記構成では、クランクケース内の圧力が所定圧力以上であるときに、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するようにしている。これにより、クランクケース内の圧力が高く潤滑油が回収されにくい場合であっても、タービンの回転軸周辺に供給される潤滑油が排気通路に漏れることを抑制することができるため、潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を抑制することができる。
また、クランクケース内の圧力が所定圧力未満であるときには、タービンの回転速度を所定回転速度以上に上昇させる制御が行われない。したがって、クランクケース内の圧力が低く白煙が発生しにくい状況下で、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる。なお、クランクケース内の圧力が所定圧力未満であるときには、例えば、タービンの回転速度が、その他の機関運転状態に応じた回転速度に制御される。
上記各制御装置では、前記内燃機関のアイドル運転時に、前記タービンの回転速度が前記所定回転速度以上となるように制御することが好ましい。
内燃機関のアイドル運転時には、機関回転速度が低下するため、タービンを通過する排気の流量が低下することによってタービンの回転速度も低下しやすい。したがって、アイドル運転時には、タービンの回転軸周辺の潤滑油が排気通路に漏れやすくなる。この点、上記構成では、内燃機関のアイドル運転時に、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御することで、タービンの回転速度の低下に起因して潤滑油が漏れやすくなる状況において、潤滑油の漏れに起因した白煙の発生を適切に抑制することができる。
内燃機関のアイドル運転時には、機関回転速度が低下するため、タービンを通過する排気の流量が低下することによってタービンの回転速度も低下しやすい。したがって、アイドル運転時には、タービンの回転軸周辺の潤滑油が排気通路に漏れやすくなる。この点、上記構成では、内燃機関のアイドル運転時に、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御することで、タービンの回転速度の低下に起因して潤滑油が漏れやすくなる状況において、潤滑油の漏れに起因した白煙の発生を適切に抑制することができる。
また、前記内燃機関の吸気通路と前記クランクケースとはブローバイガス還流通路により接続されているといった態様を採用することができる。
ブローバイガス還流通路に異物が詰まるとクランクケース内のブローバイガスが吸気通路を通じて燃焼室に流入しにくくなり、クランクケース内の圧力が高くなるといった事態が生じやすい。上記構成では、ブローバイガス還流通路に異物が詰まることによってクランクケース内の圧力が高くなる状況においても、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するため、タービンの潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を適切に抑制することができる。
ブローバイガス還流通路に異物が詰まるとクランクケース内のブローバイガスが吸気通路を通じて燃焼室に流入しにくくなり、クランクケース内の圧力が高くなるといった事態が生じやすい。上記構成では、ブローバイガス還流通路に異物が詰まることによってクランクケース内の圧力が高くなる状況においても、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するため、タービンの潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を適切に抑制することができる。
なお、ブローバイガスに詰まりが生じていない場合であっても、内燃機関のアイドル運転時には、クランクケース内のブローバイガスが吸気通路を通じて燃焼室に流入しにくくなり、クランクケース内の圧力が比較的高くなりやすい。したがって、ブローバイガス還流通路を備える内燃機関のアイドル運転時に、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御することで、潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生をより適切に抑制することができる。
また、前記排気通路には、前記タービンを迂回するバイパス通路が接続されるとともに、同バイパス通路には、同バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウエイストゲートバルブが設けられ、前記制御装置は、前記ウエイストゲートバルブの開度を調整することで、前記タービンの回転速度が前記所定回転速度以上となるように制御することが好ましい。
上記構成によれば、タービンの回転速度は、ウエイストゲートバルブの開度を調整することにより制御される。具体的には、タービンの回転速度が所定回転速度未満であるときには、タービンの回転速度を所定回転速度以上に上昇させるべく、ウエイストゲートバルブの開度を閉じ側に制御する。
ここで、タービンの回転速度を所定回転速度以上に上昇させるには、機関回転速度を上昇させるといった態様を採用することもできる。しかしながら、機関回転速度を上昇させることによってのみタービンの回転速度を所定回転速度以上に上昇させるようにした場合には、内燃機関が発する音が大きくなることによって同機関の運転者に違和感を与えたり、燃費が悪化したりするといった事態が生じうる。これに対して、上記構成では、内燃機関の運転者に違和感を与えたり、燃費を悪化させたりすることを抑制しつつ、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御することができる。
(第1実施形態)
以下、この発明に係る過給機の制御装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
以下、この発明に係る過給機の制御装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、内燃機関10には、シリンダブロック11の上部にシリンダヘッド12が取り付けられており、同シリンダヘッド12の上部にはヘッドカバー13が装着されている。シリンダブロック11の下部にはクランクケース14が形成されており、同クランクケース14の下部にはオイルパン14aが取り付けられている。オイルパン14aには潤滑油が貯留されており、この潤滑油は、内燃機関10の各摺動部に供給される。
シリンダブロック11の内部に形成されたシリンダ16にはピストン17が往復動可能に収容されている。各シリンダ16では、燃料噴射弁により噴射された燃料が燃焼室15内で燃焼すると、ピストン17が往復移動してクランク軸18が回転する。そして、燃焼後のガスは排気として燃焼室15から排気通路20に送り出される。
内燃機関10の吸気通路19には、吸気流れ方向上流(以下単に「上流」という)から順に、吸気を濾過するエアクリーナ30、過給機22のコンプレッサ23、吸気を外気との熱交換を通じて冷却するインタークーラ31、スロットルバルブ32、及びサージタンク34が設けられている。スロットルバルブ32はスロットルモータ33によりその開度が調節される。そして、こうしたスロットルバルブ32の制御を通じて、吸気通路19の流路面積が調節されて、同吸気通路19を通じて燃焼室15に供給される空気の量が調節される。
過給機22は、上記コンプレッサ23と排気通路20に設けられるタービン26とを備えている。コンプレッサ23は内部にコンプレッサインペラ24を備えており、タービン26は内部にタービンホイール27を備えている。そして、コンプレッサインペラ24とタービンホイール27とは回転軸25を介して一体回転可能に連結されている。過給機22においては、タービンホイール27に排気が吹き付けられると、同タービンホイール27及びコンプレッサインペラ24が一体回転し、これにより吸気通路19を流れる吸気が圧送されて内燃機関10の燃焼室15に強制的に送り込まれるようになる。すなわち、吸入空気の過給が行われるようになる。
過給機22の回転軸25は、軸受28に回転可能に支持されている。この軸受28は、略円筒状に形成され、過給機22のハウジング29内の軸受室29aに収容され、ハウジング29に固定されている。
上記のように、オイルパン14a内の潤滑油は、内燃機関10の各摺動部などに供給されており、この軸受室29aにも潤滑油が供給される。具体的には、オイルパン14a内の潤滑油は、オイルポンプ36の駆動により油供給路35を通じて軸受室29aに供給される。これにより、過給機22の回転軸25と軸受28との間に潤滑油が供給される。なお、オイルポンプ36は、クランク軸18の回転力により駆動される。また、軸受室29a内とオイルパン14aとは、油回収路37により接続されており、軸受室29a内の潤滑油が油回収路37を通じてオイルパン14aに回収される。
排気通路20には、過給機22のタービン26の上流と下流とを連通するバイパス通路38が接続されており、バイパス通路38には開度調整可能な電子制御式のウエイストゲートバルブ39が設けられている。ウエイストゲートバルブ39の開度が変更されると、バイパス通路38を通過する排気の流量が変更されるため、タービンホイール27に流入する排気の量が変更され、過給機22の回転速度が調整されることとなる。そして、こうした過給機22の回転速度の調整により、内燃機関10の過給圧が変更される。
また、内燃機関10の内部には、ヘッドカバー13の内部とクランクケース14とを連通するように延びる連通路21が形成されている。さらに、内燃機関10には、シリンダ16の内壁とピストン17との摺動面の隙間を通じて燃焼室15からクランクケース14内に漏れ出した未燃ガスや燃焼ガス、すなわちブローバイガスを吸気中に導入し燃焼して処理するためのブローバイガス処理装置が設けられている。
ブローバイガス処理装置は、ヘッドカバー13に接続されて同クランクケース14の内部からブローバイガスが導入される第1PCV通路41と、吸気通路19において吸気をコンプレッサ23の下流から上流に循環させる循環通路45(46,47)と、同循環通路45に設けられたエゼクタ50とを備えている。
ヘッドカバー13にはブローバイガスとオイルミストとを分離させるためのオイルセパレータ40が設けられている。第1PCV通路41はこのオイルセパレータ40を介してヘッドカバー13に接続されている。さらに第1PCV通路41には、電子制御式の第1PCVバルブ42が設けられている。
循環通路45は、エゼクタ50と吸気通路19におけるインタークーラ31の上流とを接続する流入通路46と、エゼクタ50と吸気通路19におけるコンプレッサ23の上流とを接続する排出通路47とからなる。過給機22による吸気の過給時には、吸気通路19におけるコンプレッサ23の下流が高圧となり、過給機22の上流と下流との間で吸気通路19の内部に圧力差が生じる。そのため、吸気通路19の吸気が流入通路46に流入すると、その吸気がエゼクタ50及び排出通路47を通じて、吸気通路19における過給機22の上流に流入する。このように、吸気がエゼクタ50を介して各通路46,47を流通すると、その際にエゼクタ50の内部空間に負圧が生じる。したがって、第1PCVバルブ42が開弁されている場合には、ブローバイガスが第1PCV通路41からエゼクタ50の内部へと吸引され、排出通路47を通じて吸気とともに吸気通路19に流入する。
ブローバイガス処理装置は、さらに、吸気通路19における排出通路47の接続部位の上流側とヘッドカバー13とに接続される外気導入通路52を備えている。この外気導入通路52は、ヘッドカバー13の内部及び連通路21を通じて、クランクケース14内に外気を導入するためのものである。
また、ブローバイガス処理装置は、スロットルバルブ32の下流側とクランクケース14の内部とを連通する第2PCV通路55とを備えている。第2PCV通路55は、一端がオイルセパレータ40を介してヘッドカバー13に接続されているとともに、他端がサージタンク34に接続されている。さらに、第2PCV通路55には電子制御式の第2PCVバルブ56が設けられている。ウエイストゲートバルブ39が全開位置にある過給機22の非過給時には、第2PCVバルブ56が開弁状態とされる。これにより、吸気通路19におけるスロットルバルブ32の下流側の部分に生じる吸気負圧に基づき、ブローバイガスが第2PCV通路55を通じて吸気通路19に流入する。なお、本実施形態では、この第2PCV通路55と、上記した第1PCV通路41及び循環通路45とがブローバイガス還流通路を構成している。
こうした内燃機関10の各種制御は制御部60により実行される。この制御部60は、各種演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたROM、CPUの演算結果等が一時記憶されるRAM、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。
制御部60の入力ポートには、各種センサ及びスイッチ等が接続されている。各種センサとしては、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ61、吸入空気量を検出するエアフロメータ63、クランク軸18の回転速度(機関回転速度)を検出する機関回転速度センサ62、過給機22による過給圧を検出する過給圧センサ64が挙げられる。また、内燃機関10には、過給機22のタービン26の回転速度Nt(詳しくは、タービン26の回転軸26の回転速度)を検出するタービン回転速度センサ65、クランクケース14内の圧力Pcを検出する圧力センサ66が設けられている。制御部60は、上記各種センサ等から入力された信号に基づいて機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に応じて、吸入空気量や燃料噴射量の制御、第1PCVバルブ42、第2PCVバルブ56の開閉制御、ウエイストゲートバルブ39の開度制御等、内燃機関10の運転制御を実行する。
制御部60は、こうした制御の一つとして、機関運転状態に応じて、過給機22を制御する。具体的には、制御部60は、アイドル運転時以外の通常運転時には、機関回転速度などから把握される機関運転状態に基づいて目標とする過給圧を設定し、目標とする過給圧が得られるように、ウエイストゲートバルブ39の開度を制御する。
ところで、上記のように、過給機22の回転軸25と軸受28との間には、潤滑油が供給されている。ここで、タービン26が高回転で回転しているときには、回転軸25周りに発生する負圧が大きくなり、この負圧によって多くの潤滑油が回転軸25周りに吸い込まれる。一方、タービン26が低回転で回転している時には、こうした負圧が発生しにくく、回転軸25周りから排気通路20に漏れる潤滑油の量が多くなりやすい。そして、こうして潤滑油が漏れると、漏れた潤滑油が燃焼して白煙が発生する。
もっとも、クランクケース14内の圧力Pcが低いときには、軸受室29aとクランクケース14内の圧力との差圧により、潤滑油がオイルパン14a内に回収されやすくなるため、タービン26の回転速度Ntが低い場合であっても、潤滑油が排気通路20に漏れにくい状況とはなる。すなわち、クランクケース14内の圧力Pcが高いときに、タービン回転速度Ntが低いと、過給機22の回転軸25周りに供給される潤滑油が排気通路20に漏れやすくなり、白煙が発生しやすくなる。
ここで、内燃機関10のアイドル運転時には、機関回転速度が低下するため、タービン26に供給される排気の流量が少なくなることによってタービン26の回転速度Ntも低下しやすい。特に、内燃機関10のアイドル運転時には、機関回転速度が低く負荷も低いため、こうした機関運転状態に基づいてウエイストゲートバルブ39を全開とする制御を行うと、タービン26に供給される排気の流量がさらに少なくなるため、タービン26の回転速度Ntがさらに低下する。
また、本実施形態では、内燃機関10にブローバイガス還流通路が設けられている。そのため、例えば、アイドル運転時で過給機22による過給を行わない場合に、第2PCV通路55を通じてクランクケース14内のブローバイガスを吸気通路19に導入する場合、吸気通路19内の負圧が小さいことによってクランクケース14内のブローバイガスが還流されにくくなり、クランクケース14内の圧力が高くなる。したがって、アイドル運転時には、通常の運転時よりもクランクケース14内の圧力が高くなりやすい。なお、本願発明者は、アイドル運転時には、クランクケース14内の圧力が通常の運転時よりも高い圧力Pa程度となり、通常はこの圧力Paで安定しているものの、一時的にその圧力Paよりも高い状況に変化することがあることを実験により確認している。
このように、内燃機関10のアイドル運転時には、タービン26の回転速度Ntが低くなりやすく、かつクランクケース14内の圧力が高くなりすい。そこで、本実施形態では、アイドル運転時に、クランクケース14内の圧力に基づいて過給機22におけるタービン26の回転速度を制御することで、回転軸25周りに供給される潤滑油が排気通路20に漏れることに起因した白煙の発生を抑制するようにしている。
以下、本実施形態に係るアイドル運転時の過給機22の制御について、図2及び3を参照して説明する。制御部60は、図2のフローチャートに示す処理手順に従って、過給機22を制御する。図2に示す一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として実行される。
図2に示すように、アイドル運転時の過給機の制御が開始されると、先ずステップS11においてアイドル運転時であるか否かが判定される。ステップS11では、例えば、機関回転速度に基づいてアイドル運転時であるか否かを判定する。ステップS11において、アイドル運転時ではないと判定されると(ステップS11:NO)、内燃機関10のアイドル運転時以外の通常運転時であるため、エンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。すなわち、内燃機関10の通常運転時には、図2に示す処理とは別の処理により、機関回転速度等により設定される目標過給圧に基づいて、ウエイストゲートバルブ39の開度が制御され、タービン26の回転数も、同目標過給圧に応じた回転数に制御される。
一方、ステップS11において、アイドル運転時であると判定されると(ステップS11:YES)、ステップS12に移る。ステップS12では、前回本処理が実行されたときにもアイドル運転時であったか否かが判定される。前回の処理が通常運転時に行われていた場合には、ステップS12において否定判定がなされ(ステップS12:NO)、ステップS13に移り、ウエイストゲートバルブ39が全開に制御される。すなわち、ステップS12で否定判定された場合には、今回の処理は、通常運転からアイドル運転に移行した後の最初の処理であり、アイドル運転が開始された直後の処理である。そして、アイドル運転時には、機関負荷が低く機関回転速度も低いため、こうした運転状態に応じて吸入空気が過給されないように、ウエイストゲートバルブ39を全開状態に制御する。そして、ステップS13からステップS14に移る。
一方、ステップS12において、前回もアイドル運転時であったと判定されると(ステップS12:YES)、既にアイドル運転後の過給機の制御が開始されているため、ステップS13をスキップして、ステップS14に移る。
ステップS14では、クランクケース14内の圧力Pcが検出される。具体的には、制御部60は、圧力センサ66の検出信号に基づいてクランクケース14内の圧力Pcを検出する。
次に、ステップS15に移り、検出されるクランクケース14内の圧力Pcが、所定圧力(Pa+Δα)以上であるか否かが判定される。ここで、所定圧力(Pa+Δα)は、クランクケース14内の圧力がこの所定圧力(Pa+Δα)未満の状況下では、タービン26の回転速度が低い場合であっても、潤滑油の排気通路20への漏れを抑制することが可能な圧力である。この所定圧力(Pa+Δα)は、クランクケース14内の圧力が、アイドル運転時の通常の圧力Paよりも所定値Δα以上高い値に設定される。なお、アイドル運転時の通常の圧力Paとは、上記したように、アイドル運転時に通常安定する圧力値である。すなわち、クランクケース14内の圧力Pcがアイドル運転時の通常の圧力Paである場合や、その圧力Paよりも高い場合であってもその差が圧力値Δα未満である場合には、クランクケース14内の圧力Pcはさほど高くない。したがって、このような状況では、軸受室29aとクランクケース14内の圧力Pcとの差圧によって、軸受室29a内の潤滑油がオイルパン14aに比較的回収されやすく、タービン26の回転速度が低くても軸受室29a内の潤滑油が排気通路20に漏れにくくなることから、白煙の発生が抑制される。しかしながら、クランクケース14内の圧力Pcがアイドル運転時の通常の圧力Paよりも圧力値Δα以上高くなると、クランクケース14内の圧力Pcが高いことによって、潤滑油がオイルパン14aに回収されにくくなり、タービン26の回転速度が低い場合には、潤滑油が排気通路20に漏れることに起因して白煙が発生する可能性がある。なお、アイドル運転時の通常時の圧力Pa及び圧力値Δαは、実験等により予め設定される。
そこで、ステップS15で、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上ではないと判定されると(ステップS15:NO)、ステップS21に移り、ウエイストゲートバルブ39が全開に制御される。すなわち、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)未満の状況下では、クランクケース14内の圧力Pcが低いことによって、白煙の発生が抑制される。そのため、ウエイストゲートバルブ39の開度開度を全開に制御することで、タービン26の回転速度Ntを不必要に上昇させることを抑制する。そして、ステップS21からエンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。
一方、ステップS15で、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であると判定されると(ステップS15:YES)、ステップS16に移り、クランクケース14内の圧力Pcに基づいて、タービン26の回転速度Ntの下限である所定回転速度Naが設定される。
図3は、所定回転速度Naを設定するためのマップであり、制御部60のROMに記憶されている。所定回転速度Naは、クランクケース14内の圧力Pcに応じて、その圧力Pcのときに、タービン26の回転速度を所定回転速度Na以上とすることで、潤滑油が排気通路20に漏れることに起因した白煙の発生を抑制することができる値に設定されており、実験などによりが予め設定されている。
図3に示すように、所定回転速度Naは、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上の圧力に対して設定され、クランクケース14内の圧力Pcが高いほど高い値に設定される。すなわち、クランクケース14内の圧力が所定圧力(Pa+Δα)未満の状況では、上記の通り、タービン26の回転速度が低い場合でも、クランクケース14内の圧力が低いことによって白煙の発生が抑制される。一方、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上の状況では、クランクケース14内の圧力Pcが高いことによって、軸受室29a内の潤滑油が油回収路37を通じてオイルパン14aに回収されにくく、その圧力Pcが高くなるほど、軸受室29a内の潤滑油がオイルパン14aに回収されにくくなる。したがって、図3に示すように、所定回転速度Naは、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上の状況下では、クランクケース14内の圧力Pcが高いほど高い値に設定される。
なお、本実施形態の内燃機関10では、アイドル運転時には、機関回転速度を上昇させることなく、ウエイストゲートバルブ39の開度調整によってタービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上とすることが可能な構成となっている。
ステップS16で、クランクケース14内の圧力Pcに基づいて所定回転速度Naを設定した後に、ステップS17に移り、タービン26の回転速度が検出される。制御部60は、タービン回転速度センサ65の検出信号に基づいて、タービン26の回転速度Ntを検出する。
次に、ステップS18でタービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上であるか否かが判定される。すなわち、タービン26の回転速度Ntが、検出されるクランクケース14内の圧力Pcにおいて白煙の発生を抑制しうる所定回転速度Na以上か否かが判定される。ステップS18において、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上であると判定されると(ステップS18:YES)、エンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。すなわち、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上であれば、白煙を抑制することが可能な状態となっているため、本処理が一旦終了される。
一方、ステップS18において、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na未満であると判定されると(ステップS18:NO)、ステップS19に移り、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Naとするためのウエイストゲートバルブ39の目標開度が設定される。これにより、制御部60は、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上に上昇させるべく、現在の開度よりも閉じ側の開度を演算により算出する。
そして、ステップS20に移り、ウエイストゲートバルブ39の開度が、ステップS19で設定された目標開度となるように制御される。すなわち、ウエイストゲートバルブ39の開度が閉じ側に制御される。これにより、タービン26に流入する排気の流量が増加するため、タービン26の回転速度Ntが上昇して、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上に制御される。そして、エンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。なお、このようにタービン26の回転速度Ntを上昇させる制御が実行された場合には、コンプレッサ23の回転速度も上昇するため、制御部60は、図2に示す処理とは異なる処理により、アイドル運転時の機関回転速度を安定させるべく、スロットルバルブ32の開度を閉じ側に制御する。
次に、本実施形態の作用を、図2及び図3を参照して説明する。
アイドル運転が開始されると、図2に示した処理により、先ずウエイストゲートバルブ39が全開に制御される(ステップS13)。そして、このときのクランクケース14内の圧力Pc及びタービン26の回転速度Ntが、図3の点A,B,Cに示す状態となったとする。制御部60は、圧力センサ66によって検出されるクランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であるときには、検出される圧力Pcが高いほど、タービン26の回転速度Ntの下限である所定回転速度Naを高い値に設定する。そして、制御部60は、タービン26の回転速度Ntがこの所定回転速度Na以上となるように制御する。
アイドル運転が開始されると、図2に示した処理により、先ずウエイストゲートバルブ39が全開に制御される(ステップS13)。そして、このときのクランクケース14内の圧力Pc及びタービン26の回転速度Ntが、図3の点A,B,Cに示す状態となったとする。制御部60は、圧力センサ66によって検出されるクランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であるときには、検出される圧力Pcが高いほど、タービン26の回転速度Ntの下限である所定回転速度Naを高い値に設定する。そして、制御部60は、タービン26の回転速度Ntがこの所定回転速度Na以上となるように制御する。
図3の点Aに示す状態では、クランクケース14内の圧力Pcの検出値が圧力P1であり、所定圧力(Pa+Δα)未満である。したがって、ウエイストゲートバルブ39が全開状態に維持され、タービン26の回転速度Nt1も現状の回転速度Nt1とされる。すなわち、クランクケース14内の圧力Pcが低いことによって、軸受室29aの潤滑油がオイルパン14aに回収されやすい状況では、軸受室29aの潤滑油が排気通路20に漏れにくいため、このような状況では、タービン26の回転速度Ntを不必要に上昇させる制御が行われない。
一方、点Bに示す状態では、クランクケース14内の圧力Pcの検出値が圧力P2であり、所定圧力(Pa+Δα)以上であるため、図3のマップに基づいてタービン26の所定回転速度Na1を設定する。そして、点Bに示す状態では、タービン26の回転速度Nt1が、所定回転速度Na1よりも低いため、制御部60は、タービン26の回転速度Nt1を所定回転速度Na1とするためのウエイストゲートバルブ39の開度を設定する(ステップS19)。そして、ウエイストゲートバルブ39の開度が全開状態から設定される開度となるように閉じ側に制御される。これにより、タービン26の回転速度Nt1が上昇して、図3の点Dに示すように、所定回転速度Na1以上となる。
また、点Cに示す状態では、クランクケース14内の圧力Pcの検出値が圧力P3であり、所定圧力(Pa+Δα)以上であるため、図3のマップに基づいてタービン26の所定回転速度Na2を設定する。点Cの状態における圧力P3は、点Bの状態における圧力P2よりも高いため、点Cの状態における所定回転速度Na2は、点Bの状態における所定回転速度Na1よりも高い値に設定される。そして、点Cに示す状態では、タービン26の回転速度Nt1が、所定回転速度Na2よりも低いため、制御部60は、タービン26の回転速度Nt1を所定回転速度Na2とするためのウエイストゲートバルブ39の開度を設定する(ステップS19)。そして、ウエイストゲートバルブ39の開度が全開状態から設定される開度となるように閉じ側に制御される。これにより、タービン26の回転速度Nt1が上昇して、図3の点Eに示すように、所定回転速度Na2以上となる。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、内燃機関10の排気通路20に過給機22のタービン26が設けられ、クランクケース14内の潤滑油がタービン26の回転軸25に供給された後にクランクケース14内(オイルパン14a)に回収される。そして、制御部60は、タービン回転速度センサ65によって検出されるタービン26の回転速度Ntが、圧力センサ66によって検出されるクランクケース14内の圧力Pcが高いほど高い所定回転速度Na以上となるように制御する。
(1)本実施形態では、内燃機関10の排気通路20に過給機22のタービン26が設けられ、クランクケース14内の潤滑油がタービン26の回転軸25に供給された後にクランクケース14内(オイルパン14a)に回収される。そして、制御部60は、タービン回転速度センサ65によって検出されるタービン26の回転速度Ntが、圧力センサ66によって検出されるクランクケース14内の圧力Pcが高いほど高い所定回転速度Na以上となるように制御する。
クランクケース14内の圧力Pcが高いほど、軸受室29a内の圧力とクランクケース14内の圧力Pcとの差圧が小さくなり、潤滑油がクランクケース14内に回収されにくくなる。したがって、このような状況において、タービン26の回転速度Ntが低い場合には、その回転軸25周辺に供給される潤滑油が排気通路20内に漏れやすくなる。この点、本実施形態では、クランクケース14内の圧力Pcが高いことによって潤滑油が排気通路20に漏れやすい状況となるほど、タービン26の回転速度Ntが高くなるように制御されるため、クランクケース14内の圧力Pcが高い場合であっても、タービン26の回転軸25周辺の潤滑油が排気通路20に漏れることを抑制することができる。したがって、潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を抑制することができる。
また、クランクケース14内の圧力Pcが低い場合には、タービン26の回転軸25に供給される潤滑油がクランクケース14内に回収されやすいため、タービン26の回転速度Ntがさほど高くない場合でも、タービン26の回転軸25周辺に供給される潤滑油が排気通路20内に漏れにくい状況となる。本実施形態では、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であってもさほど高くない場合には、上記所定回転速度Naが比較的低い値に設定される。すなわち、図3の点Bに示す状態の所定回転速度Na1は、図3の点Cに示す状態の所定回転速度Na2よりも低い値に設定される。そのため、クランクケース14の圧力Pcが低く潤滑油が排気通路20に漏れにくい状況では、タービン26の回転速度Ntは、低い値に設定される所定回転速度Na以上に制御される。したがって、白煙が発生しにくい状況下において、タービン26の回転速度Ntを不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる。
(2)本実施形態では、制御部60が、圧力センサ66によって検出されるクランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であるときに、タービン回転速度センサ65によって検出されるタービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御する。
これにより、クランクケース14内の圧力Pcが高く潤滑油が回収されにくい場合であっても、タービン26の回転軸25周辺に供給される潤滑油が排気通路20に漏れることを抑制することができるため、潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を抑制することができる。
また、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)未満であるときには、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上に上昇させる制御が行われない。すなわち、図3の点Aに示す状況では、タービン26の回転速度を上昇させる制御が行われない。したがって、クランクケース14内の圧力Pcが低く白煙が発生しにくい状況下で、タービン26の回転速度Ntを不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる。
(3)本実施形態では、制御部60が、内燃機関10のアイドル運転時に、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御するようにしている。
内燃機関10のアイドル運転時には、機関回転速度が低下するため、タービン26に流入する排気の量が少なくなることによってタービン26の回転速度Ntも低下しやすい。したがって、アイドル運転時には、タービン26の回転軸25周辺の潤滑油が排気通路20に漏れやすくなる。この点、本実施形態では、内燃機関10のアイドル運転時に、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上に上昇するように制御することで、機関回転速度の低下に伴うタービン26の回転速度Ntの低下に起因して潤滑油が漏れやすくなる状況において、白煙の発生を適切に抑制することができる。
内燃機関10のアイドル運転時には、機関回転速度が低下するため、タービン26に流入する排気の量が少なくなることによってタービン26の回転速度Ntも低下しやすい。したがって、アイドル運転時には、タービン26の回転軸25周辺の潤滑油が排気通路20に漏れやすくなる。この点、本実施形態では、内燃機関10のアイドル運転時に、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上に上昇するように制御することで、機関回転速度の低下に伴うタービン26の回転速度Ntの低下に起因して潤滑油が漏れやすくなる状況において、白煙の発生を適切に抑制することができる。
(4)本実施形態では、内燃機関10の吸気通路19とクランクケース14とは、第1PCV通路41及び循環通路45により接続されているとともに、第2PCV通路55により接続されている。
第1PCV通路41及び循環通路45や第2PCV通路55に異物が詰まるとクランクケース14内のブローバイガスが吸気通路19を通じて燃焼室15に流入しにくくなり、クランクケース14内の圧力Pcが高くなりやすい。このような原因によってクランクケース14内の圧力Pcが高くなる状況においても、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御されるため、タービン26の潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を適切に抑制することができる。
なお、第1PCV通路41及び循環通路45や第2PCV通路55に詰まりが生じていない場合であっても、内燃機関10のアイドル運転時には、クランクケース14内のブローバイガスが吸気通路19を通じて燃焼室15に流入しにくい状況となるため、クランクケース14内の圧力Pcが比較的高くなりやすい。したがって、アイドル運転時にタービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御することで、タービン26の潤滑油が漏れることに起因した白煙の発生を適切に抑制することができる。
(5)本実施形態では、排気通路20には、タービン26を迂回するバイパス通路38が接続されるとともに、同バイパス通路38には、同通路38を流れる排気の流量を調整するウエイストゲートバルブ39が設けられている。そして、制御部60は、ウエイストゲートバルブ39の開度を調整することで、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御するようにしている。具体的には、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na未満であるときには、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上に上昇させるべく、ウエイストゲートバルブ39の開度を閉じ側に制御するようにしている。
ここで、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上に上昇させるには、ウエイストゲートバルブ39の開度を閉じ側に制御することに代わって、機関回転速度を上昇させるといった態様を採用することもできる。しかしながら、この場合には、内燃機関10が発する音が大きくなることによって同機関10の運転者に違和感を与えたり、燃費が悪化したりするといった事態が生じうる。これに対して、本実施形態では、内燃機関10の運転者に違和感を与えたり、燃費を悪化させたりすることを抑制しつつ、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御することができる。
(6)本実施形態では、電子制御式のウエイストゲートバルブ39を用いている。そして、上記したように白煙を発生すべくタービン26の回転速度を不必要に上昇させる制御が行われないため、ウエイストゲートバルブ39の駆動回数を低減することができ、同バルブ39を駆動するための消費電力を低減することができる。また、電子制御式で開度調整可能なウエイストゲートバルブ39を用いているため、緻密な開度調整が可能となり、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上とする制御を的確に行うことができる。
(第1実施形態の変形例)
第1実施形態の変形例を図4及び図5を参照して説明する。なお、本変形例では、第1実施形態と制御部60による制御態様が一部異なるものの、内燃機関10及びその周辺構成は同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を用いて説明するとともに適宜説明を省略する。
第1実施形態の変形例を図4及び図5を参照して説明する。なお、本変形例では、第1実施形態と制御部60による制御態様が一部異なるものの、内燃機関10及びその周辺構成は同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を用いて説明するとともに適宜説明を省略する。
本変形例では、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上となるように制御するにあたり、タービン26の回転速度Ntが、所定回転速度Naよりも高い目標回転速度Nbに収束するように制御するようにしている。
具体的には、図4に示すように、タービン26の目標回転速度Nbは、第1実施形態の所定回転速度Naよりも所定値Δβ高い値に設定される。この所定値Δβは、タービン26の回転速度Ntを目標回転速度Nbとする制御を行った場合に、その回転速度Ntが所定回転速度Naを下回らないような値に設定されている。
制御部60は、図5のフローチャートに示す実行手順に従って過給機22を制御する。なお、図5のフローチャートは、図2のステップS15よりも後のステップ(ステップS6〜20)が、図5のステップS22〜26に変更されているため、この部分についての説明を中心に行い、他のステップについては適宜説明を省略する。
ステップS15においてクランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δ)以上であると検出されると、ステップS22に移り、図4に示すマップにより、その圧力Pcに対応したタービン26の目標回転速度Nbが設定される。この目標回転速度Nbは、上記の通り、所定回転速度Naよりも所定値Δβ高い値に設定される。なお、図4のマップは、制御部60のROMに記憶されている。
次に、ステップS23でタービン26の回転速度Ntを検出する。次に、ステップS24に移り、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbに収束しているか否かが判定される。具体的には、タービン26の回転速度Ntと目標回転速度Nbとの乖離が、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbに収束していると判断することが可能な所定値γ(γ≦β)以下であるか否かが判定される。タービン26の回転速度Ntが図4の破線に示す範囲内にあるときには、ステップS24において、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbに収束していると判定され(ステップS24:YES)、エンドに移り、制御部60は本処理を一旦終了する。すなわち、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbに収束している場合には、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Na以上であるため、タービン26の回転速度Ntを変更すべくウエイストゲートバルブ39の開度を変更する必要がないことから、ウエイストゲートバルブ39の開度が行われることなく、本処理が終了される。
一方、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbに収束していないと判定されると(ステップS24:NO)、ステップS25に移り、タービン26の回転速度Ntの目標回転速度Nbとするためのウエイストゲートバルブ39の目標開度が設定される。このステップS25では、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbよりも高い場合には、タービン26に流入する排気の流量を減少させるべく、ウエイストゲートバルブ39の目標開度として現在の開度よりも開き側の開度が設定される。一方、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbよりも低い場合には、タービン26に流入する排気の流量を増大させるべく、ウエイストゲートバルブ39の目標開度として現在の開度よりも閉じ側の開度が設定される。
そして、ステップS26に移り、ウエイストゲートバルブ39の開度がステップS25で設定された目標開度となるように制御される。そして、エンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。
本実施形態では、タービン26の回転速度Ntが、所定回転速度Naよりも高い目標回転速度Nbに収束するように制御するようにしているため、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Na以上とすることができる。また、タービン26の回転速度Ntが目標回転速度Nbを越えているとき、すなわち所定回転速度Naを大きく上回るときには、ウエイストゲートバルブ39が開き側に制御される。したがって、タービン26の回転速度を不必要に上昇させることなく、所定回転速度Na以上とすることができる。
(第2実施形態)
次に、この発明にかかる過給機の制御装置を具体化した第2実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。なお、本実施形態では、上記第1実施形態及び変形例と制御部60による制御態様が一部異なるものの、内燃機関10及びその周辺構成は同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を用いて説明するとともに適宜説明を省略する。
次に、この発明にかかる過給機の制御装置を具体化した第2実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。なお、本実施形態では、上記第1実施形態及び変形例と制御部60による制御態様が一部異なるものの、内燃機関10及びその周辺構成は同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を用いて説明するとともに適宜説明を省略する。
本実施形態では、クランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であるときには、タービン26の回転速度Ntが一定の所定回転速度Nc以上となるように制御するようにしている。
図6に示すように、所定回転速度Ncは、クランクケース14内の圧力Pcがとりうる値の範囲内において、第1実施形態の所定回転速度Na以上の回転速度に設定される。したがって、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Nc以上とすれば、軸受室29aの潤滑油が排気通路20に漏れることに起因した白煙の発生を抑制することができる。なお、本実施形態の内燃機関10では、アイドル運転時に、ウエイストゲートバルブ39の開度を全閉に制御した場合には、機関回転速度を上昇させることなく、タービン26の回転速度Ntがこの所定回転速度Nc以上となるように構成されている。
制御部60は、図7のフローチャートに示す実行手順に従って過給機22を制御する。なお、図7のフローチャートは、図2のステップS15よりも後のステップ(ステップS6〜20)が、図7のステップS30〜32に変更されているため、この部分についての説明を中心に行い、他のステップについては適宜説明を省略する。
ステップS15においてクランクケース14内の圧力Pcが所定圧力(Pa+Δα)以上であると検出されると、ステップS30に移り、タービン26の回転速度Ntが検出される。
次に、ステップS31に移り、タービン26の回転速度Ntが、所定回転速度Nc以上であるか否かが判定される。ステップS31において、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Nc以上であると判定されると(ステップS31:YES)、エンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。すなわち、既にタービン26の回転速度Ntが所定回転速度Nc以上となっている場合には、ウエイストゲートバルブ39の開度が変更されることなく、制御部60は本処理を一旦終了する。
一方、ステップS31において、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Nc以上ではないと判定されると(ステップS31:NO)、ステップS32に移り、ウエイストゲートバルブ39が全閉に制御される。これにより、タービン26の回転速度Ntが所定回転速度Nc以上に上昇する。そして、ステップS32からエンドに移り、制御部60は、本処理を一旦終了する。
本実施形態においても、第1実施形態における(2)〜(6)と同等の作用効果を奏することができる。また、本実施形態では、アイドル運転時には、ウエイストゲートバルブ39の開度が全開又は全閉の二つの状態に制御されるため、簡素な制御で、タービン26の回転速度Ntを所定回転速度Nc以上とすることができる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、以下に示すように変更して実施することができる。
本発明は、上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、以下に示すように変更して実施することができる。
・各実施形態では、クランクケース内の圧力が所定圧力以上のときに、タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するようにしている。このタービンの回転速度を所定回転速度以上とする制御を実行するための基準となる所定圧力は、上記所定圧力(Pa+Δα)に限定されない。例えば、所定圧力を、アイドル運転時の通常の圧力Paとしてもよい。
・上記第1実施形態及びその変形例では、クランクケース内の圧力が所定圧力以上のときに、タービンの回転速度を所定回転速度以上とする制御を実行するようにしている。しかしながら、クランクケース内の圧力が所定圧力未満のときにおいても、タービンの回転速度をクランクケース内の圧力が高いほど高い値に設定される所定回転速度以上となるように制御するようにしてもよい。この場合であっても、クランクケース内の圧力が高い場合には、軸受室の潤滑油が排気通路に漏れることを抑制して白煙の発生を抑制することができる。また、クランクケースの圧力が低く潤滑油が排気通路に漏れにくい状況では、タービンの回転速度は、低い値に設定される所定回転速度以上に制御されるため、白煙が発生しにくい状況下において、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が行われることを抑制することができる。
・上記第2実施形態において、タービン26の回転速度Ntを一定の所定回転速度Nc以上に制御する場合に、この所定回転速度Ncは、上記例示した態様で設定されるものに限定されない。クランクケース内の圧力が所定圧力未満のときには、タービンの回転速度を所定回転速度Nc以上とする制御を行わず、タービンの回転速度を所定回転速度Nc以上とする制御を行うようにすれば、所定回転速度Ncの値に限らず、クランクケース内の圧力が高い状況下では白煙の発生を抑制することができる。また、クランクケース内の圧力が低い状況下ではタービンの回転数が不必要に上昇させる制御を行わないようにすることができる。
・上記各実施形態では、アイドル運転が開始されると、先ずウエイストゲートバルブを全開状態とするようにしている。しかしながら、アイドル運転開始後、クランクケース内の圧力を検出した後に、クランクケース内の圧力に基づいてウエイストゲートバルブの開度を調整するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、タービンの回転速度を所定回転速度以上に上昇させる際に、ウエイストゲートバルブの開度を閉じ側に制御するようにしている。しかしながら、過給機がタービンハウジング内に開度調整可能なノズルベーンを有している場合には、このノズルベーンの開度を調整することでタービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するようにしてもよい。
また、こうした制御に加えて、内燃機関の機関回転速度を上昇させるようにしてもよい。この場合であっても、単に機関回転速度を上昇させることによってのみタービンの回転速度を上昇させる場合に比べて、内燃機関から発生する音を小さくすることができるとともに、燃費の悪化を抑制することができる。
さらに、ウエイストゲートバルブの開度やノズルベーンの開度調整を変更することなく、機関回転速度を上昇させることによってのみ、タービンの回転速度を所定回転速度以上に上昇させてもよい。この場合であっても、クランクケース内の圧力に基づいてタービンの回転速度を所定回転速度以上となるように制御することにより、白煙の発生を抑制しつつ、タービンの回転速度を不必要に上昇させる制御が実行されることを抑制することができる。また、クランクケース内の圧力が低いときには、機関回転速度が不必要に上昇させる制御が実行されないため、内燃機関から発生する音を小さくすることができるとともに、燃費の悪化を抑制することができる。
・上記各実施形態では、内燃機関のアイドル運転時にタービンの回転速度を所定回転速度以上とする制御を実行するようにしている。しかしながら、ブローバイガス還流通路などの詰まり等によりアイドル運転時でなくても、クランクケース内の圧力が高くなることはある。したがって、通常運転時においても、タービンの回転速度を所定回転速度以上とする制御を実行するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、内燃機関にブローバイガス還流通路が設けられている。しかしながら、内燃機関にブローバイガス還流通路が設けられない場合であっても、アイドル運転時にはタービンの回転速度が低下しやすいため、潤滑油の漏れに起因した白煙の発生が生じやすくなる。したがって、内燃機関にブローバイガス還流通路が設けられない場合であっても、本発明を適用することができる。
・上記各実施形態では、過給機のコンプレッサインペラとタービンホイールとコンプレッサインペラとを同じ回転軸で接続するようにしている。しかしながら、コンプレッサインペラとタービンホイールとは、異なる回転軸で回転するものであってもよい。例えば、過給機は、タービンを回転させることで発電した電力でコンプレッサインペラを回転させるものであってもよい。
10…内燃機関、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…ヘッドカバー、14…クランクケース、14a…オイルパン、15…燃焼室、16…シリンダ、17…ピストン、18…クランク軸、19…吸気通路、20…排気通路、21…連通路、22…過給機、23…コンプレッサ、24…コンプレッサインペラ、25…回転軸、26…タービン、27…タービンホイール、28…軸受、29…ハウジング、29a…軸受室、30…エアクリーナ、31…インタークーラ、32…スロットルバルブ、33…スロットルモータ、34…サージタンク、35…油供給路、36…オイルポンプ、37…油回収路、38…バイパス通路、39…ウエイストゲートバルブ、40…オイルセパレータ、41…第1PCV通路、42…第1PCVバルブ、45…循環通路、46…流入通路、47…排出通路、50…エゼクタ、52…外気導入通路、55…第2PCV通路、56…第2PCVバルブ、60…制御部、61…アクセルセンサ、62…機関回転速度センサ、63…エアフロメータ、64…過給圧センサ、65…タービン回転速度センサ、66…圧力センサ。
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に設けられるタービンを備え、クランクケース内の潤滑油が前記タービンの回転軸に供給された後に前記クランクケース内に回収される過給機に適用され、
前記クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、前記タービンの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、
前記回転速度センサによって検出される前記タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御するとともに、
前記圧力センサによって検出される前記クランクケース内の圧力が高いほど、前記所定回転速度を高く設定する
過給機の制御装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられるタービンを備え、クランクケース内の潤滑油が前記タービンの回転軸に供給された後に前記クランクケース内に回収される過給機に適用され、
前記クランクケース内の圧力を検出する圧力センサと、前記タービンの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、
前記圧力センサによって検出される前記クランクケース内の圧力が所定圧力以上であるときに、前記回転速度センサによって検出される前記タービンの回転速度が所定回転速度以上となるように制御する
過給機の制御装置。 - 前記内燃機関のアイドル運転時に、前記タービンの回転速度が前記所定回転速度以上となるように制御する
請求項1又は2に記載の過給機の制御装置。 - 前記内燃機関の吸気通路と前記クランクケースとはブローバイガス還流通路により接続されている
請求項1〜3の何れか1項に記載の過給機の制御装置。 - 前記排気通路には、前記タービンを迂回するバイパス通路が接続されるとともに、同バイパス通路には、同バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウエイストゲートバルブが設けられ、
前記ウエイストゲートバルブの開度を調整することで、前記タービンの回転速度が前記所定回転速度以上となるように制御する
請求項1〜4の何れか1項に記載の過給機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012216870A JP2014070558A (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 過給機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012216870A JP2014070558A (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 過給機の制御装置 |
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JP2014070558A true JP2014070558A (ja) | 2014-04-21 |
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ID=50746011
Family Applications (1)
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JP2012216870A Pending JP2014070558A (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 過給機の制御装置 |
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JP (1) | JP2014070558A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020090934A (ja) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
-
2012
- 2012-09-28 JP JP2012216870A patent/JP2014070558A/ja active Pending
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JP2020090934A (ja) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
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